DE156127C

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Publication number: DE156127C
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Description

KAISERLICHER

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PATENTAMT.

KLASSE

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf . eine Kraftmaschine oder Pumpe mit umlaufendem Kolben und von diesem durch Zahnradübersetzung angetriebenem, in gleicher Richtung ebenfalls umlaufendem Gehäuse. Das Neue besteht im wesentlichen darin, daß die Mantelfläche des Kolbens und die Gehäuseinnenwand aus zyklischen Kurvenflächen gebildet wird, derart, daß die Anzahl der

ίο Wendelinien der Kurvenflächen des.Kolbens um ι kleiner ist als die Anzahl der Wendelinien der Kurvenflächen des Gehäuses, wobei das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden umlaufenden Teile (Kolben und Gehäuse) durch zwei unmittelbar aufeinander folgende ganze Zahlen (2:1, 3:2, 4:3 usw.) ausgedrückt wird.

Das für die Erzeugimg der zyklischen Kurven zur Anwendung kommende Gesetz der geometrischen Bewegungslehre lautet in der für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung geeigneten Gestalt:

Wenn ein Punkt in gegebener Entfernung mit gleichförmiger Geschwindigkeit um eine Achse umläuft, so beschreibt er auf einer Ebene, die in derselben Richtung um eine Achse; die paraHel und um einen gewissen Betrag exzentrisch zur Drehungsachse des Punktes steht, mit einer Geschwindigkeit umläuft, die sich zu der des Punktes wie 2:1,3:2,4:3 usw. verhält, epizykloidische oder wenn wie 1:2, 2 :3, 3 :4 usw. hypozykloidische Kurven. ."...:

Bei einem Umdrehungsverhältnis von 2:1 entsteht die Kardioide, von 3 : 2 die Nephroide usf.

Die Kardioide wird von zwei gleichzeitig in demselben Abstand um dieselbe Achse umlaufenden Punkten beschrieben, die Nephroide (oder das Bikuspid) von drei solchen Punkten, das Trikuspid von 4 usw. Wenn eine andere epizykloidische Kurve aufgezeichnet wird, deren Kehrpunkte mit den entsprechenden Kehrpunkten der ersteren Kurve zusammenfallen, so entstehen zwischen den einander gegenüberstehenden Linien oder vielmehr den durch deren Fortbewegung "in achsialer Richtung gebildeten Zylinderflächen (dies ist eine Ausführungsform) voneinander getrennte Räume.

Wird nun ein unter Spannung bezw. Druck stehender gas- oder dampfförmiger bezw. flüssiger Körper-in einen solchen Raum, der natürlich an den Seiten in geeigneter Weise abgeschlossen sein muß, gebracht, so ruft er eine Drehbewegung der ersten epizykloidischen Kurvenfläche hervor, wobei ihr die zweite epizykloidische Kurvenfläche folgt (Kraftmaschine); wenn umgekehrt (Pumpe) die erste Kurvenfläche angetrieben wird, so folgt ihr die zweite und übt einen · Druck aus auf einen gas- oder dampfförmigen oder flüssigen Körper, welcher sich zwischen den beiden .Kurvenflächen befindet. Das Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden Kurven ist hierbei dasselbe wie das.

des Punktes und der Ebene, welche die epizykloidischen Kurven erzeugt haben.

In der praktischen Ausführung besteht die Erfindung aus zwei umlaufenden Teilen, nämlich aus einem Kolben mit kardioidischer Oberfläche und aus einem Gehäuse mit nephroidischer Innenfläche. Die Umkehrpunkte des letzteren stellen die Scheidewände zwischen den 'Arbeitsräumen dar. Der seitliche Ab-Schluß der Arbeitsräume erfolgt durch die Gehäusedeckel. Die beiden Teile laufen in der gleichen Richtung um und stehen in gleitender Berührung miteinander an den äußersten Punkten der Scheidewände, welche gleiche Abstände v.on der Drehungsachse des Gehäuses haben. Die Geschwindigkeiten sind gleichförmig und sind um eine Einheit verschieden (also 2:1, 3:2, 4:3 usw. bezw. 1:2, 2 ; 3, 3:4 usw.).

Beide umlaufenden Teile 1 und 2 sitzen auf parallelen Achsen, welche unabhängig voneinander und in einer bestimmten Exzentrizität zueinander angeordnet sind. Der langsamer umlaufende Teil 2 besitzt eine Kehrlinie (Scheidewand 3) mehr als der andere Teil 27. Das Gehäuse ist mittels an den Abschlußdeckeln angeordneter Flansche gelagert. Der Kolben sitzt auf einer Welle, welche durch eine Öffnung der Deckel hindurchgeht. Es hat sich_u fernerhin als zweckmäßig herausgestellt, zumal bei der einfachsten Gestalt des Kolbens, welche in Fig. 7, 9, 11 und 13 dargestellt ist, die Bewegung des Gehäuses von der des Kolbens mittels Räderübersetzung abhängig zu machen, wodurch das unveränderliche Verhältnis der Geschwindigkeiten beider Teile gesichert wird.

Die Zahl der Scheidewände des einen Teils verhält sich zu der Zahl der Kehrlinien des anderen umgekehrt wie ihre Geschwindigkeiten. In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel mit epizykloidischen Kurven dargestellt, bei welchem ein kardioidischer Kolben angewendet ist und sich der Ein- und Austritt des Gases, Dampfes oder der Flüssigkeit im Innern befindet.

Fig. ι bis 3 sind schematische Darstellungen von verschiedenen Epizykloiden,

Fig. 4 bis 6 Beispiele von Hypozykloiden.

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt nach C-D der Fig. 9 (in Pfeilrichtung gesehen).

Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt nach E-F der Fig. 9 (in Pfeilrichtung gesehen, mit entferntem Kolben).

Fig. 9 ist ein senkrechter Schnitt nach A-B ' der Fig. 7 (in Pfeilrichtung gesehen).

Fig. 10 ist ein senkrechter Schnitt durch das Gehäuse.

Fig. 11 ist der Kolben 1 in Vorderansicht nebst Hohlwelle.

Fig. 12 ist ein wagerechter Schnitt durch das Gehäuse nach G-H der Fig. 8.

Fig. 13 ist ein Schnitt gleich der Fig. 7, jedoch in der Anfangsstellung der Maschine.

Der kardioidische Kolben 1 sitzt auf einer Hohlwelle 8, 8, welche durch eine Scheidewand 9 in Kammern 10 und 11 geteilt wird; mit der Kammer 10 steht ein Kanal 12 und mit der Kammer 11 ein Kanal 13 in Verbindung. Das den Kolben umgebende Gehäuse 2 enthält zwei Scheidewände 3,3, an deren äußersten Enden federnde Dichtungsleisten vorgesehen sind. Letztere bestehen.. aus dem Teil 1-4, der unter Wirkung der ■■■ Feder 16 steht, und dem Gleitschuh 15. Auf der Kolbenwelle sind die Zahnräder 6, 6 angebracht, die mit den Innenzahnrädern 7, 7 an den Deckeln 4, 4 des Gehäuses in Eingriff stehen. Die Ansätze 17, 17 des Maschinengestells 18 bilden die Lager für das Gehäuse und den Kolben.

Die Wirkungsweise der als Kraftmaschine angewendeten Vorrichtung ist die folgende:

Das Gas oder der Dampf oder die Flüssigkeit tritt durch die Öffnung 26 in den ringförmigen Raum 25 und von dort durch die beiden Öffnungen 24, 24 in die Kammer 10 der Hohlwelle 8,8 nach dem Kanal 12 in den Raum 22 zwischen dem Gehäuse und dem Kolben (Fig. 9 und 13). Das Treibmittel übt auf die durch die Scheidewände 3, 3 begrenzte Oberfläche des Gehäuses 2 einen Druck und auf den zwischen 3, 3 liegenden Teil der gegenüberliegenden Kolbenoberfläche einen Gegendruck aus. Hierbei wirkt auf den einseitig gelagerten Kolben ein Drehmoment, das den Kolben in Richtung des Pfeiles (Fig. 13) dreht. In gleicher Richtung dreht sich infolge der Räderübersetzung 6, 7 das Gehäuse 2. Die Umdrehungsgeschwindigkeiten des Kolbens und des Gehäuses verhalten sich in diesem Falle der Kardioide wie 2:1.

Wenn der Kolben. 1 in der Pfeilrichtung eine halbe Umdrehung gemacht hat (Fig. 7), so stehen die Scheidewände 3, 3 im rechten Winkel zu ihrer in Fig. 13 dargestellten Anfangsstellung und überdecken die Kanäle 12,13. Die Kehrlinie 27 des Kolbens steht dann in dem Raum 23 und die Kolbenhälfte jenseits der Kanäle steht in dem Raum 22 (Fig. 7). Wenn die Maschine als Kraftmaschine arbeitet, so steht sie in diesem Falle in einem Totpunkt und muß durch die lebendige Kraft des Kolbens oder eines besonderen Schwungrades weiterbewegt werden, so daß die Kanäle 12 und 13 nicht mehr von den Gleitschuhen 15, 15 überdeckt sind. Wenn diese Stellung erreicht ist, so kann das Druckmittel durch den Kanal 12 in den Raum 22

eintreten und den Kolben wieder, wie beschrieben, in Drehung versetzen.

Arbeitet die Alaschine als Pumpe, so ist die Wirkungsweise folgende:
Zu Beginn der . Drehbewegung sei der Raum 23 (Fig. 7) zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 1 mit einem Triebmittel ausgefüllt; tritt dann die oben beschriebene Bewegung der Teile ein, so wirkt auf das Triebmittel ein Druck, welcher es durch den Kanal 13 in die Kammer 11 und von dort durch die Öffnungen 21, 21 in den ringförmigen Raum 20 nach der öffnung 19 hinaustreibt. Der Antrieb der Pumpe kann mittels der Welle 8, 8 und einer Riemscheibe oder auf andere bekannte Weise stattfinden. .

Die Anzahl der Kehrlinien des Kolbens und der entsprechenden Scheidewände des Gehäuses kann beliebig sein, ohne das Wesen der Erfindung zu verändern.

Die Erfindung läßt sich auch als Meßvorrichtung verwenden. ·

Claims

Patent-Anspruch :

Kraftmaschine oder Pumpe mit umlaufendem Kolben und von diesem durch Zahnradübersetzung angetriebenem, in gleicher Richtung umlaufendem Gehäuse, das in gleichen Winkelabständen angeordnete Vorsprünge trägt, die mit Dichtungsleisten gegen den Kolben anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Kolbens und die Gehäuseinnenwand aus zyklischen Kurvenflächen gebildet sind, derart, daß die Anzahl der Wendelinien der Kurvenflächen des Kolbens um ι kleiner ist als die Anzahl der Wendelinien (Vorsprünge) der Kurvenflächen des Gehäuses, wobei das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden umlaufenden Teile (Kolben und Gehäuse) durch zwei unmittelbar aufeinander folgende ganze Zahlen (2 : 1, 3 : 2, 4:3 usw.) ausgedrückt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gebrückt in der reichsdruckekei.